JP7432036B2 - Electronic devices, control methods for electronic devices, and programs - Google Patents
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Description
本開示は、電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to an electronic device, a method of controlling the electronic device, and a program.
例えば自動車に関連する産業などの分野において、自車両と所定の物体との間の距離などを測定する技術が重要視されている。特に、近年、ミリ波のような電波を送信し、障害物などの物体に反射した反射波を受信することで、物体との間の距離などを測定するレーダ(RADAR(Radio Detecting and Ranging))の技術が、種々研究されている。このような距離などを測定する技術の重要性は、運転者の運転をアシストする技術、及び、運転の一部又は全部を自動化する自動運転に関連する技術の発展に伴い、今後ますます高まると予想される。 For example, in fields such as automobile-related industries, technology for measuring the distance between one's own vehicle and a predetermined object is considered important. In particular, in recent years, radar (RADAR (Radio Detecting and Ranging)), which measures the distance between objects and other objects by transmitting radio waves such as millimeter waves and receiving reflected waves from objects such as obstacles, has been introduced. Various technologies are being researched. The importance of technology for measuring distances and other distances will continue to grow as technology to assist drivers in driving and technology related to automated driving that automates part or all of driving is expected to increase. is expected.
また、送信された電波が所定の物体に反射した反射波を受信することで、当該物体の存在などを検出する技術について、種々の提案がされている。例えば特許文献1は、過去の反射波のデータをマップとして記憶することにより、クラッタを抑制する装置を開示している。また、特許文献2は、複数の目標を移動物体と静止物体とに区別して、各物体の距離及び速度を計測するレーダ装置を開示している。
Furthermore, various proposals have been made regarding techniques for detecting the presence of a predetermined object by receiving a reflected wave of a transmitted radio wave reflected by the object. For example,
上述したレーダのような技術において、送信された送信波が所定の物体に反射した反射波を受信することにより、物体を良好に検出できることが望ましい。 In a technology such as the above-mentioned radar, it is desirable that an object can be detected well by receiving a reflected wave of a transmitted wave reflected by a predetermined object.
本開示の目的は、物体を良好に検出し得る電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラムを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide an electronic device, a control method for the electronic device, and a program that can detect objects well.
一実施形態に係る電子機器は、
送信アンテナから送信された送信波と該送信波が物体に反射された反射波とに基づいて、前記物体を検出する、地面に対して静止している電子機器であって、
前記反射波から、
前記地面に対して静止している第1の領域については、該第1の領域の距離に対応する信号強度と、予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分から、前記第1の領域における物体の検出を行い、
前記地面に対して静止していない第2の領域については、該第2の領域の距離に対応する信号強度と、前記予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分をとらずに、前記第2の領域における物体の検出を行う。
An electronic device according to an embodiment includes:
An electronic device stationary relative to the ground that detects an object based on a transmission wave transmitted from a transmission antenna and a reflected wave from the transmission wave reflected by the object,
From the reflected wave,
Regarding the first area that is stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the first area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground Detecting an object in the first region based on the difference with the corresponding signal strength,
For the second area that is not stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the second area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground. The object in the second region is detected without calculating the difference between the signal intensity and the signal intensity corresponding to the second region .
一実施形態に係る電子機器の制御方法は、
地面に対して静止している電子機器の制御方法であって、
送信アンテナから送信された送信波と該送信波が物体に反射された反射波とに基づいて、前記物体を検出するステップを備える。
前記検出するステップは、
前記反射波から、
前記地面に対して静止している第1の領域については、該第1の領域の距離に対応する信号強度と、予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分から、前記第1の領域における物体の検出を行い、
前記地面に対して静止していない第2の領域については、該第2の領域の距離に対応する信号強度と、前記予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分をとらずに、前記第2の領域における物体の検出を行う。
A method for controlling an electronic device according to an embodiment includes:
A method for controlling electronic equipment that is stationary with respect to the ground,
The method includes the step of detecting the object based on a transmission wave transmitted from a transmission antenna and a reflected wave resulting from the transmission wave being reflected by the object.
The detecting step includes:
From the reflected wave,
Regarding the first area that is stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the first area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground Detecting an object in the first region based on the difference with the corresponding signal strength,
For the second area that is not stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the second area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground. The object in the second region is detected without calculating the difference between the signal intensity and the signal intensity corresponding to the second region .
一実施形態に係るプログラムは、
地面に対して静止している電子機器に、
送信アンテナから送信された送信波と該送信波が物体に反射された反射波とに基づいて、前記物体を検出するステップを実行させる。
前記検出するステップは、
前記反射波から、
前記地面に対して静止している第1の領域については、該第1の領域の距離に対応する信号強度と、予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分から、前記第1の領域における物体の検出を行い、
前記地面に対して静止していない第2の領域については、該第2の領域の距離に対応する信号強度と、前記予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分をとらずに、前記第2の領域における物体の検出を行う。
The program according to one embodiment is
For electronic devices that are stationary relative to the ground,
A step of detecting the object is performed based on a transmission wave transmitted from a transmission antenna and a reflected wave resulting from the transmission wave being reflected by the object.
The detecting step includes:
From the reflected wave,
Regarding the first area that is stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the first area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground Detecting an object in the first region based on the difference with the corresponding signal strength,
For the second area that is not stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the second area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground. The object in the second region is detected without calculating the difference between the signal intensity and the signal intensity corresponding to the second region .
一実施形態によれば、物体を良好に検出し得る得る電子機器、電子機器の制御方法、及びプログラムを提供することができる。 According to one embodiment, it is possible to provide an electronic device, a method for controlling the electronic device, and a program that can effectively detect objects.
以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
一実施形態に係る電子機器は、例えば静止している構造物(静止物)に取り付けられることで、当該静止物の周囲に存在する所定の物体を検出することができる。ここで、静止物とは、例えば交差点に設置された信号機又は路側機などの任意の機器としてもよいし、例えば屋内の床、壁、又は天井などの任意の箇所としてもよい。このために、一実施形態に係る電子機器は、静止物に設置した送信アンテナから、静止物の周囲に送信波を送信することができる。また、一実施形態に係る電子機器は、静止物に設置した受信アンテナから、送信波が反射された反射波を受信することができる。送信アンテナ及び受信アンテナの少なくとも一方は、例えば静止物に設置されたレーダセンサ等に備えられてもよい。 For example, by being attached to a stationary structure (stationary object), the electronic device according to one embodiment can detect a predetermined object existing around the stationary object. Here, the stationary object may be any device such as a traffic light or roadside device installed at an intersection, or any location such as an indoor floor, wall, or ceiling. For this reason, the electronic device according to one embodiment can transmit transmission waves around the stationary object from a transmission antenna installed on the stationary object. Further, the electronic device according to one embodiment can receive reflected waves obtained by reflecting transmitted waves from a receiving antenna installed on a stationary object. At least one of the transmitting antenna and the receiving antenna may be included in, for example, a radar sensor installed on a stationary object.
以下、典型的な例として、一実施形態に係る電子機器が、静止している構造物に取り付けられる構成について説明する。ここで、一実施形態に係る電子機器が検出するのは、例えば、静止物に取り付けられた電子機器の周囲に存在する自動車などとしてよい。一実施形態に係る電子機器が検出するのは、自動車に限定されない。一実施形態に係る電子機器が検出するのは、自動運転自動車、バス、トラック、オートバイ、自転車、船舶、航空機、トラクターなどの農作業装置、除雪車、清掃車、パトカー、救急車、消防車、ヘリコプター、及びドローンなど、種々の物体としてよい。一実施形態に係る電子機器は、静止物に取り付けられた電子機器の周囲の物体が移動し得るような状況において、電子機器と当該物体との間の距離などを測定することができる。また、一実施形態に係る電子機器は、電子機器及び物体の双方が静止していても、電子機器と物体との間の距離などを測定することができる。 Hereinafter, as a typical example, a configuration in which an electronic device according to an embodiment is attached to a stationary structure will be described. Here, what the electronic device according to one embodiment detects may be, for example, a car or the like existing around the electronic device attached to a stationary object. What the electronic device according to one embodiment detects is not limited to automobiles. The electronic device according to one embodiment detects self-driving cars, buses, trucks, motorcycles, bicycles, ships, aircraft, agricultural equipment such as tractors, snowplows, cleaning trucks, police cars, ambulances, fire engines, helicopters, It may be a variety of objects, such as a drone or a drone. The electronic device according to one embodiment can measure the distance between the electronic device and the object in a situation where the objects around the electronic device attached to a stationary object may move. Further, the electronic device according to one embodiment can measure the distance between the electronic device and the object even if both the electronic device and the object are stationary.
まず、一実施形態に係る電子機器による物体の検出の例を説明する。 First, an example of object detection by an electronic device according to an embodiment will be described.
図1は、一実施形態に係る電子機器の使用態様を説明する図である。図1は、一実施形態に係る送信アンテナ及び受信アンテナを備えるセンサの機能を備える電子機器を、静止物に設置した例を示している。 FIG. 1 is a diagram illustrating how an electronic device is used according to an embodiment. FIG. 1 shows an example in which an electronic device having a sensor function including a transmitting antenna and a receiving antenna according to an embodiment is installed on a stationary object.
図1に示す静止物100には、一実施形態に係る送信アンテナ及び受信アンテナを備えるセンサとしての機能を備える電子機器1が設置されている。また、図1に示す静止物100は、一実施形態に係る電子機器1を例えば内蔵していてもよい。電子機器1の具体的な構成については後述する。電子機器1は、例えば送信アンテナ及び受信アンテナの少なくとも一方を備えるものとしてよい。また、電子機器1は、電子機器1に含まれる制御部10(図2)の少なくとも一部など、他の機能部の少なくともいずれかを、適宜含んでもよい。また、電子機器1は、電子機器1に含まれる制御部10(図2)の少なくとも一部など、他の機能部の少なくともいずれかを、電子機器1の外部に設置してもよい。図1に示す静止物100は、例えば交差点に設置された信号機又は路側機のような構造物としてよいが、任意のタイプの構造物としてよい。図1において、静止物100は、移動せずに静止していてよい。
In a
図1に示すように、静止物100には、送信アンテナを備える電子機器1が設置されている。図1に示す例において、送信アンテナ及び受信アンテナを備える電子機器1は、静止物100のY軸正方向に向けて1つだけ設置されている。ここで、電子機器1が静止物100に設置される位置は、図1に示す位置に限定されるものではなく、適宜、他の位置としてもよい。また、このような電子機器1の個数は、静止物100における測定の範囲及び/又は精度など各種の条件(又は要求)に応じて、1つ以上の任意の数としてよい。
As shown in FIG. 1, an
電子機器1は、後述のように、送信アンテナから送信波として電磁波を送信する。例えば静止物100の周囲に所定の物体(例えば図1に示す物体200)が存在する場合、電子機器1から送信された送信波の少なくとも一部は、当該物体によって反射されて反射波となる。そして、このような反射波を例えば電子機器1の受信アンテナによって受信することにより、静止物100に取り付けられた電子機器1は、当該物体をターゲットとして検出することができる。
The
送信アンテナを備える電子機器1は、典型的には、電波を送受信するレーダ(RADAR(Radio Detecting and Ranging))センサとしてよい。しかしながら、電子機器1は、レーダセンサに限定されない。一実施形態に係る電子機器1は、例えば光波によるLIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)の技術に基づくセンサとしてもよい。これらのようなセンサは、例えばパッチアンテナなどを含んで構成することができる。RADAR及びLIDARのような技術は既に知られているため、詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略することがある。
The
図1に示す静止物100に取り付けられた電子機器1は、送信アンテナから送信された送信波の反射波を受信アンテナから受信する。このようにして、電子機器1は、静止物100から所定の距離内に存在する所定の物体200をターゲットとして検出することができる。例えば、図1に示すように、電子機器1は、静止物100と所定の物体200との間の距離Lを測定することができる。また、電子機器1は、静止物100と所定の物体200との相対速度も測定することができる。さらに、電子機器1は、所定の物体200からの反射波が、静止物100に到来する方向(到来角θ)も測定することができる。
An
ここで、物体200とは、例えば静止物100の周囲を走行する自動車などとしてよい。また、物体200とは、オートバイ、自転車、ベビーカー、歩行者などの人間、動物、昆虫その他の生命体、ガードレール、中央分離帯、道路標識、歩道の段差、壁、マンホール、家、ビル、橋などの建造物、又は障害物など、静止物100の周囲に存在する任意の物体としてよい。さらに、物体200は、移動していてもよいし、停止又は静止していてもよい。例えば、物体200は、静止物100の周囲に駐車又は停車している自動車などとしてもよい。また、物体200は、車道にあるものだけではなく、歩道、農場、農地、駐車場、空き地、道路上の空間、店舗内、横断歩道、水上、空中、側溝、川、他の移動体の中、建物、その他の構造物の内部若しくは外部など、適宜な場所にあるものとしてよい。本開示において、電子機器1が検出する物体は、無生物の他に、人、犬、猫、及び馬、その他の動物などの生物も含む。本開示の電子機器1が検出する物体は、レーダ技術により検知される、人、物、及び動物などを含む物標を含む。
Here, the
図1において、電子機器1の大きさと、静止物100の大きさとの比率は、必ずしも実際の比率を示すものではない。また、図1において、電子機器1は、静止物100の外部に設置した状態を示してある。しかしながら、一実施形態において、電子機器1は、静止物100の各種の位置に設置してよい。例えば、一実施形態において、電子機器1は、静止物100の内部に設置して、静止物100の外観に現れないようにしてもよい。
In FIG. 1, the ratio between the size of
以下、典型的な例として、電子機器1の送信アンテナは、ミリ波(30GHz以上)又は準ミリ波(例えば20GHz~30GHz付近)などのような周波数帯の電波を送信するものとして説明する。例えば、電子機器1の送信アンテナは、77GHz~81GHzのように、4GHzの周波数帯域幅を有する電波を送信してもよい。
Hereinafter, as a typical example, the transmitting antenna of the
図2は、一実施形態に係る電子機器1の構成例を概略的に示す機能ブロック図である。また、図3は、図2に示す電子機器1の制御部10をより詳細に示す機能ブロック図である。以下、一実施形態に係る電子機器1の構成の一例について説明する。
FIG. 2 is a functional block diagram schematically showing a configuration example of the
ミリ波方式のレーダによって距離などを測定する際、周波数変調連続波レーダ(以下、FMCWレーダ(Frequency Modulated Continuous Wave radar)と記す)が用いられることが多い。FMCWレーダは、送信する電波の周波数を掃引して送信信号が生成される。したがって、例えば79GHzの周波数帯の電波を用いるミリ波方式のFMCWレーダにおいて、使用する電波の周波数は、例えば77GHz~81GHzのように、4GHzの周波数帯域幅を持つものとなる。79GHzの周波数帯のレーダは、例えば24GHz、60GHz、76GHzの周波数帯などの他のミリ波/準ミリ波レーダよりも、使用可能な周波数帯域幅が広いという特徴がある。以下、例として、このような実施形態について説明する。本開示で利用されるFMCWレーダレーダ方式は、通常より短い周期でチャープ信号を送信するFCM方式(Fast-Chirp Modulation)を含むとしてもよい。信号生成部21が生成する信号はFM-CW方式の信号に限定されない。信号生成部21が生成する信号はFM-CW方式以外の各種の方式の信号としてもよい。任意の記憶部に記憶される送信信号列は、これら各種の方式によって異なるものとしてよい。例えば、上述のFM-CW方式のレーダ信号の場合、時間サンプルごとに周波数が増加する信号及び減少する信号を使用してよい。上述の各種の方式は、公知の技術を適宜適用することができるため、より詳細な説明は省略する。
When measuring distance or the like using a millimeter wave radar, a frequency modulated continuous wave radar (hereinafter referred to as FMCW radar) is often used. The FMCW radar generates a transmission signal by sweeping the frequency of radio waves to be transmitted. Therefore, for example, in a millimeter wave type FMCW radar that uses radio waves in the 79 GHz frequency band, the frequency of the radio waves used has a frequency bandwidth of 4 GHz, such as 77 GHz to 81 GHz. Radar in the 79 GHz frequency band is characterized by a wider usable frequency bandwidth than other millimeter wave/sub-millimeter wave radars in the 24 GHz, 60 GHz, and 76 GHz frequency bands, for example. Hereinafter, such an embodiment will be described as an example. The FMCW radar radar method used in the present disclosure may include an FCM method (Fast-Chirp Modulation) that transmits a chirp signal at a shorter period than usual. The signal generated by the
図2に示すように、一実施形態に係る電子機器1は、制御部10を備えている。また、一実施形態に係る電子機器1は、送信部20、及び受信部30A~30Dなどの少なくともいずれかのような、他の機能部を適宜含んでもよい。図2に示すように、電子機器1は、受信部30A~30Dのように、複数の受信部を備えてよい。以下、受信部30Aと、受信部30Bと、受信部30Cと、受信部30Dとを区別しない場合、単に「受信部30」と記す。
As shown in FIG. 2, the
制御部10は、図3に示すように、距離FFT処理部11、速度FFT処理部12、差分算出部13、記憶部14、更新処理部15、判定部16、到来角推定部17、及び物体検出部18を備えてよい。制御部10に含まれるこれらの機能部については、さらに後述する。
As shown in FIG. 3, the
送信部20は、図2に示すように、信号生成部21、シンセサイザ22、位相制御部23A及び23B、増幅器24A及び24B、並びに、送信アンテナ25A及び25Bを備えてよい。以下、位相制御部23Aと、位相制御部23Bとを区別しない場合、単に「位相制御部23」と記す。また、以下、増幅器24Aと、増幅器24Bとを区別しない場合、単に「増幅器24」と記す。また、以下、送信アンテナ25Aと、送信アンテナ25Bとを区別しない場合、単に「送信アンテナ25」と記す。
As shown in FIG. 2, the
受信部30は、図2に示すように、それぞれ対応する受信アンテナ31A~31Dを備えてよい。以下、受信アンテナ31Aと、受信アンテナ31Bと、受信アンテナ31Cと、受信アンテナ31Dとを区別しない場合、単に「受信アンテナ31」と記す。また、複数の受信部30は、それぞれ、図2に示すように、LNA32、ミキサ33、IF部34、及びAD変換部35を備えてよい。受信部30A~30Dは、それぞれ同様の構成としてよい。図2においては、代表例として、受信部30Aのみの構成を概略的に示してある。
As shown in FIG. 2, the receiving section 30 may include corresponding receiving
上述の電子機器1は、例えば送信アンテナ25及び受信アンテナ31を備えるものとしてよい。また、電子機器1は、制御部10などの他の機能部の少なくともいずれかを適宜含んでもよい。
The
一実施形態に係る電子機器1が備える制御部10は、電子機器1を構成する各機能部の制御をはじめとして、電子機器1全体の動作の制御を行うことができる。一実施形態において、制御部10は、反射波として受信部30が受信した受信信号に各種の信号処理を実行する機能を備えてよい。制御部10は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばCPU(Central Processing Unit)のような、少なくとも1つのプロセッサを含んでよい。制御部10は、まとめて1つのプロセッサで実現してもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、IC(Integrated Circuit)ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。一実施形態において、制御部10は、例えばCPU及び当該CPUで実行されるプログラムとして構成してよい。制御部10は、制御部10の動作に必要なメモリ(任意の記憶部)を適宜含んでもよい。
The
ここで、任意の記憶部(制御部10の動作に必要なメモリ)は、制御部10において実行されるプログラム、及び、制御部10において実行された処理の結果などを記憶してよい。また、任意の記憶部は、制御部10のワークメモリとして機能してよい。任意の記憶部は、例えば半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。また、例えば、任意の記憶部は、本実施形態に係る電子機器1に挿入されたメモリカードのような記憶媒体としてもよい。また、任意の記憶部は、上述のように、制御部10として用いられるCPUの内部メモリであってもよい。
Here, the arbitrary storage unit (memory necessary for the operation of the control unit 10) may store programs executed in the
一実施形態において、任意の記憶部は、送信アンテナ25から送信する送信波T及び受信アンテナ31から受信する反射波Rによって物体を検出する範囲を設定するための各種パラメータを記憶してよい。 In one embodiment, an arbitrary storage unit may store various parameters for setting a range in which an object is detected by the transmission wave T transmitted from the transmission antenna 25 and the reflected wave R received from the reception antenna 31.
一実施形態に係る電子機器1において、制御部10は、送信部20及び受信部30の少なくとも一方を制御することができる。この場合、制御部10は、任意の記憶部に記憶された各種情報に基づいて、送信部20及び受信部30の少なくとも一方を制御してよい。また、一実施形態に係る電子機器1において、制御部10は、信号生成部21に信号の生成を指示したり、信号生成部21が信号を生成するように制御したりしてもよい。
In the
信号生成部21は、制御部10の制御により、送信アンテナ25から送信波Tとして送信される信号(送信信号)を生成する。信号生成部21は、送信信号を生成する際に、例えば制御部10による制御に基づいて、送信信号の周波数を割り当ててよい。具体的には、信号生成部21は、例えば制御部10によって設定されたパラメータにしたがって、送信信号の周波数を割り当ててよい。例えば、信号生成部21は、制御部10又は任意の記憶部から周波数情報を受け取ることにより、例えば77~81GHzのような周波数帯域の所定の周波数の信号を生成する。信号生成部21は、例えば電圧制御発振器(VCO)のような機能部を含んで構成してよい。
The
信号生成部21は、当該機能を有するハードウェアとして構成してもよいし、例えばマイコンなどで構成してもよいし、例えばCPUのようなプロセッサ及び当該プロセッサで実行されるプログラムなどとして構成してもよい。以下説明する各機能部も、当該機能を有するハードウェアとして構成してもよいし、可能な場合には、例えばマイコンなどで構成してもよいし、例えばCPUのようなプロセッサ及び当該プロセッサで実行されるプログラムなどとして構成してもよい。
The
一実施形態に係る電子機器1において、信号生成部21は、例えばチャープ信号のような送信信号(送信チャープ信号)を生成してよい。特に、信号生成部21は、周波数が周期的に線形に変化する信号(線形チャープ信号)を生成してもよい。例えば、信号生成部21は、周波数が時間の経過に伴って77GHzから81GHzまで周期的に線形に増大するチャープ信号としてもよい。また、例えば、信号生成部21は、周波数が時間の経過に伴って77GHzから81GHzまで線形の増大(アップチャープ)及び減少(ダウンチャープ)を周期的に繰り返す信号を生成してもよい。信号生成部21が生成する信号は、例えば制御部10において予め設定されていてもよい。また、信号生成部21が生成する信号は、例えば任意の記憶部などに予め記憶されていてもよい。レーダのような技術分野で用いられるチャープ信号は既知であるため、より詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略する。信号生成部21によって生成された信号は、シンセサイザ22に供給される。
In the
図4は、信号生成部21が生成するチャープ信号の例を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a chirp signal generated by the
図4において、横軸は経過する時間を表し、縦軸は周波数を表す。図4に示す例において、信号生成部21は、周波数が周期的に線形に変化する線形チャープ信号を生成する。図4においては、各チャープ信号を、c1,c2,…,c8のように示してある。図4に示すように、それぞれのチャープ信号において、時間の経過に伴って周波数が線形に増大する。
In FIG. 4, the horizontal axis represents elapsed time, and the vertical axis represents frequency. In the example shown in FIG. 4, the
図4に示す例において、c1,c2,…,c8のように8つのチャープ信号を含めて、1つのサブフレームとしている。すなわち、図4に示すサブフレーム1及びサブフレーム2などは、それぞれc1,c2,…,c8のように8つのチャープ信号を含んで構成されている。また、図4に示す例において、サブフレーム1~サブフレーム16のように16のサブフレームを含めて、1つのフレームとしている。すなわち、図4に示すフレーム1及びフレーム2などは、それぞれ16のサブフレームを含んで構成されている。また、図4に示すように、フレーム同士の間には、所定の長さのフレームインターバルを含めてもよい。図4に示す1つのフレームは、例えば30ミリ秒から50ミリ秒程度の長さとしてよい。
In the example shown in FIG. 4, one subframe includes eight chirp signals such as c1, c2, . . . , c8. That is,
図4において、フレーム2以降も同様の構成としてよい。また、図4において、フレーム3以降も同様の構成としてよい。一実施形態に係る電子機器1において、信号生成部21は、任意の数のフレームとして送信信号を生成してよい。また、図4においては、一部のチャープ信号は省略して示している。このように、信号生成部21が生成する送信信号の時間と周波数との関係は、例えば任意の記憶部などに記憶しておいてよい。
In FIG. 4, frames 2 and subsequent frames may have a similar configuration. Further, in FIG. 4, frames 3 and subsequent frames may have a similar configuration. In the
このように、一実施形態に係る電子機器1は、複数のチャープ信号を含むサブフレームから構成される送信信号を送信してよい。また、一実施形態に係る電子機器1は、サブフレームを所定数含むフレームから構成される送信信号を送信してよい。
In this way, the
以下、電子機器1は、図4に示すようなフレーム構造の送信信号を送信するものとして説明する。しかしながら、図4に示すようなフレーム構造は一例であり、例えば1つのサブフレームに含まれるチャープ信号は8つに限定されない。一実施形態において、信号生成部21は、任意の数(例えば任意の複数)のチャープ信号を含むサブフレームを生成してよい。また、図4に示すようなサブフレーム構造も一例であり、例えば1つのフレームに含まれるサブフレームは16に限定されない。一実施形態において、信号生成部21は、任意の数(例えば任意の複数)のサブフレームを含むフレームを生成してよい。信号生成部21は、異なる周波数の信号を生成してよい。信号生成部21は、周波数fがそれぞれ異なる帯域幅の複数の離散的な信号を生成してもよい。
Hereinafter, the
図2に戻り、シンセサイザ22は、信号生成部21が生成した信号の周波数を、所定の周波数帯の周波数まで上昇させる。シンセサイザ22は、送信アンテナ25から送信する送信波Tの周波数として選択された周波数まで、信号生成部21が生成した信号の周波数を上昇させてよい。送信アンテナ25から送信する送信波Tの周波数として選択される周波数は、例えば制御部10によって設定されてもよい。また、送信アンテナ25から送信する送信波Tの周波数として選択される周波数は、例えば任意の記憶部に記憶されていてもよい。シンセサイザ22によって周波数が上昇された信号は、位相制御部23及びミキサ33に供給される。位相制御部23が複数の場合、シンセサイザ22によって周波数が上昇された信号は、複数の位相制御部23のそれぞれに供給されてよい。また、受信部30が複数の場合、シンセサイザ22によって周波数が上昇された信号は、複数の受信部30におけるそれぞれのミキサ33に供給されてよい。
Returning to FIG. 2, the
位相制御部23は、シンセサイザ22から供給された送信信号の位相を制御する。具体的には、位相制御部23は、例えば制御部10による制御に基づいて、シンセサイザ22から供給された信号の位相を適宜早めたり遅らせたりすることにより、送信信号の位相を調整してよい。この場合、位相制御部23は、複数の送信アンテナ25から送信されるそれぞれの送信波Tの経路差に基づいて、それぞれの送信信号の位相を調整してもよい。位相制御部23がそれぞれの送信信号の位相を適宜調整することにより、複数の送信アンテナ25から送信される送信波Tは、所定の方向において強め合ってビームを形成する(ビームフォーミング)。この場合、ビームフォーミングの方向と、複数の送信アンテナ25がそれぞれ送信する送信信号の制御すべき位相量との相関関係は、例えば任意の記憶部に記憶しておいてよい。位相制御部23によって位相制御された送信信号は、増幅器24に供給される。
The phase control section 23 controls the phase of the transmission signal supplied from the
増幅器24は、位相制御部23から供給された送信信号のパワー(電力)を、例えば制御部10による制御に基づいて増幅させる。電子機器1が複数の送信アンテナ25を備える場合、複数の増幅器24は、複数の位相制御部23のうちそれぞれ対応するものから供給された送信信号のパワー(電力)を、例えば制御部10による制御に基づいてそれぞれ増幅させてよい。送信信号のパワーを増幅させる技術自体は既に知られているため、より詳細な説明は省略する。増幅器24は、送信アンテナ25に接続される。
The amplifier 24 amplifies the power of the transmission signal supplied from the phase control section 23 based on control by the
送信アンテナ25は、増幅器24によって増幅された送信信号を、送信波Tとして出力(送信)する。電子機器1が複数の送信アンテナ25を備える場合、複数の送信アンテナ25は、複数の増幅器24のうちそれぞれ対応するものによって増幅された送信信号を、それぞれ送信波Tとして出力(送信)してよい。送信アンテナ25は、既知のレーダ技術に用いられる送信アンテナと同様に構成することができるため、より詳細な説明は省略する。
The transmission antenna 25 outputs (transmits) the transmission signal amplified by the amplifier 24 as a transmission wave T. When the
このようにして、一実施形態に係る電子機器1は、送信アンテナ25を備え、送信アンテナ25から送信波Tとして送信信号(例えば送信チャープ信号)を送信することができる。ここで、電子機器1を構成する各機能部のうちの少なくとも1つは、1つの筐体に収められてもよい。また、この場合、当該1つの筐体は、容易に開けることができない構造としてもよい。例えば送信アンテナ25、受信アンテナ31、増幅器24が1つの筐体に収められ、かつ、この筐体が容易に開けられない構造となっているとよい。さらに、ここで、電子機器1が静止物100に設置される場合、送信アンテナ25は、例えばレーダカバーのようなカバー部材を介して、静止物100の外部に送信波Tを送信してもよい。この場合、レーダカバーは、例えば合成樹脂又はゴムのような、電磁波を通過させる物質で構成してよい。このレーダカバーは、例えば電子機器1のハウジングとしてもよい。レーダカバーのような部材で送信アンテナ25を覆うことにより、送信アンテナ25が外部との接触により破損したり不具合が発生したりするリスクを低減することができる。また、上記レーダカバー及びハウジングは、レドームとも呼ばれることがある。
In this way, the
図2に示す電子機器1は、送信アンテナ25を2つ備える例を示している。しかしながら、一実施形態において、電子機器1は、任意の数の送信アンテナ25を備えてもよい。一方、一実施形態において、電子機器1は、送信アンテナ25から送信される送信波Tが所定方向にビームを形成するようにする場合、複数の送信アンテナ25を備えてよい。一実施形態において、電子機器1は、任意の複数の送信アンテナ25を備えてもよい。この場合、電子機器1は、複数の送信アンテナ25に対応させて、位相制御部23及び増幅器24もそれぞれ複数備えてよい。そして、複数の位相制御部23は、シンセサイザ22から供給されて複数の送信アンテナ25から送信される複数の送信波の位相を、それぞれ制御してよい。また、複数の増幅器24は、複数の送信アンテナ25から送信される複数の送信信号のパワーを、それぞれ増幅してよい。また、この場合、電子機器1は、複数の送信アンテナを含んで構成してよい。このように、図2に示す電子機器1は、複数の送信アンテナ25を備える場合、当該複数の送信アンテナ25から送信波Tを送信するのに必要な機能部も、それぞれ複数含んで構成してよい。
The
受信アンテナ31は、反射波Rを受信する。反射波Rは、送信波Tが所定の物体200に反射したものとしてよい。受信アンテナ31は、例えば受信アンテナ31A~受信アンテナ31Dのように、複数のアンテナを含んで構成してよい。受信アンテナ31は、既知のレーダ技術に用いられる受信アンテナと同様に構成することができるため、より詳細な説明は省略する。受信アンテナ31は、LNA32に接続される。受信アンテナ31によって受信された反射波Rに基づく受信信号は、LNA32に供給される。
The receiving antenna 31 receives the reflected wave R. The reflected wave R may be the transmitted wave T reflected by a
一実施形態に係る電子機器1は、複数の受信アンテナ31から、例えばチャープ信号のような送信信号(送信チャープ信号)として送信された送信波Tが所定の物体200によって反射された反射波Rを受信することができる。このように、送信波Tとして送信チャープ信号を送信する場合、受信した反射波Rに基づく受信信号は、受信チャープ信号と記す。すなわち、電子機器1は、受信アンテナ31から反射波Rとして受信信号(例えば受信チャープ信号)を受信する。ここで、電子機器1が静止物100に設置される場合、受信アンテナ31は、例えばレーダカバーのようなカバー部材を介して、静止物100の外部から反射波Rを受信してもよい。この場合、レーダカバーは、例えば合成樹脂又はゴムのような、電磁波を通過させる物質で構成してよい。このレーダカバーは、例えば電子機器1のハウジングとしてもよい。レーダカバーのような部材で受信アンテナ31を覆うことにより、受信アンテナ31が外部との接触により破損又は不具合が発生するリスクを低減することができる。また、上記レーダカバー及びハウジングは、レドームとも呼ばれることがある。
The
また、受信アンテナ31が送信アンテナ25の近くに設置される場合、これらをまとめて1つの電子機器1に含めて構成してもよい。すなわち、1つの電子機器1には、例えば少なくとも1つの送信アンテナ25及び少なくとも1つの受信アンテナ31を含めてもよい。例えば、1つの電子機器1は、複数の送信アンテナ25及び複数の受信アンテナ31を含んでもよい。このような場合、例えば1つのレーダカバーのようなカバー部材で、1つのレーダセンサを覆うようにしてもよい。
Moreover, when the receiving antenna 31 is installed near the transmitting antenna 25, these may be included together in one
LNA32は、受信アンテナ31によって受信された反射波Rに基づく受信信号を低ノイズで増幅する。LNA32は、低雑音増幅器(Low Noise Amplifier)としてよく、受信アンテナ31から供給された受信信号を低雑音で増幅する。LNA32によって増幅された受信信号は、ミキサ33に供給される。
The
ミキサ33は、LNA32から供給されるRF周波数の受信信号を、シンセサイザ22から供給される送信信号に混合する(掛け合わせる)ことにより、ビート信号を生成する。ミキサ33によって混合されたビート信号は、IF部34に供給される。
The
IF部34は、ミキサ33から供給されるビート信号に周波数変換を行うことにより、ビート信号の周波数を中間周波数(IF(Intermediate Frequency)周波数)まで低下させる。IF部34によって周波数を低下させたビート信号は、AD変換部35に供給される。
The
AD変換部35は、IF部34から供給されたアナログのビート信号をデジタル化する。AD変換部35は、任意のアナログ-デジタル変換回路(Analog to Digital Converter(ADC))で構成してよい。AD変換部35によってデジタル化されたビート信号は、制御部10の距離FFT処理部11に供給される。受信部30が複数の場合、複数のAD変換部35によってデジタル化されたそれぞれのビート信号は、距離FFT処理部11に供給されてよい。
The
図3に示す制御部10の距離FFT処理部11は、受信部30のAD変換部35から供給されたビート信号に基づいて、電子機器1を搭載した静止物100と、物体200との間の距離を推定するための処理を行う。距離FFT処理部11は、例えば高速フーリエ変換を行う処理部を含んでよい。この場合、距離FFT処理部11は、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform(FFT))処理を行う任意の回路又はチップなどで構成してよい。また、距離FFT処理部11は、高速フーリエ変換以外のフーリエ変換を行うとしてもよい。
The distance
距離FFT処理部11は、AD変換部35によってデジタル化されたビート信号に対してFFT処理を行う(以下、適宜「距離FFT処理」と記す)。例えば、距離FFT処理部11は、AD変換部35から供給された複素信号にFFT処理を行ってよい。AD変換部35によってデジタル化されたビート信号は、信号強度(電力)の時間変化として表すことができる。距離FFT処理部11は、このようなビート信号にFFT処理を行うことにより、各周波数に対応する信号強度(電力)として表すことができる。距離FFT処理部11において距離FFT処理を行うことにより、AD変換部35によってデジタル化されたビート信号に基づいて、距離に対応する複素信号を得ることができる。
The distance
距離FFT処理部11は、距離FFT処理によって得られた結果においてピークが所定の閾値以上である場合、そのピークに対応する距離に、所定の物体200があると判断してもよい。例えば、一定誤警報確率(CFAR(Constant False Alarm Rate))による検出処理のように、外乱信号の平均電力又は振幅から閾値以上のピーク値が検出された場合、送信波を反射する物体(反射物体)が存在するものと判断する方法が知られている。
If the peak in the result obtained by the distance FFT processing is equal to or greater than a predetermined threshold, the distance
このように、一実施形態に係る電子機器1は、送信波Tとして送信される送信信号、及び、反射波Rとして受信される受信信号に基づいて、送信波Tを反射する物体200をターゲットとして検出することができる。一実施形態において、上述のような動作は、電子機器1の制御部10が行うものとしてよい。
In this way, the
距離FFT処理部11は、1つのチャープ信号(例えば図3に示すc1)に基づいて、所定の物体との間の距離を推定することができる。すなわち、電子機器1は、距離FFT処理を行うことにより、図1に示した距離Lを測定(推定)することができる。ビート信号にFFT処理を行うことにより、所定の物体との間の距離を測定(推定)する技術自体は公知のため、より詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略する。距離FFT処理部11によって距離FFT処理が行われた結果(例えば距離の情報)は、速度FFT処理部12に供給されてよい。また、距離FFT処理部11によって距離FFT処理が行われた結果は、後段の判定部16、到来角推定部17、及び/又は物体検出部18などにも供給されてもよい。
The distance
速度FFT処理部12は、距離FFT処理部11によって距離FFT処理が行われたビート信号に基づいて、電子機器1を搭載した静止物100と、物体200との相対速度を推定するための処理を行う。速度FFT処理部12は、例えば高速フーリエ変換を行う処理部を含んでよい。この場合、速度FFT処理部12は、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform(FFT))処理を行う任意の回路又はチップなどで構成してよい。速度FFT処理部12は、高速フーリエ変換以外のフーリエ変換を行うとしてもよい。
The speed
速度FFT処理部12は、距離FFT処理部11によって距離FFT処理が行われたビート信号に対してさらにFFT処理を行う(以下、適宜「速度FFT処理」と記す)。例えば、速度FFT処理部12は、距離FFT処理部11から供給された複素信号にFFT処理を行ってよい。速度FFT処理部12は、チャープ信号のサブフレーム(例えば図3に示すサブフレーム1)に基づいて、所定の物体との相対速度を推定することができる。速度FFT処理部12において複数のチャープ信号について速度FFT処理を行うことにより、距離FFT処理部11によって得られる距離に対応する複素信号に基づいて、相対速度に対応する複素信号が得られる。
The speed
上述のようにビート信号に距離FFT処理を行うと、複数のベクトルを生成することができる。これら複数のベクトルに対して速度FFT処理を行った結果におけるピークの位相を求めることにより、所定の物体との相対速度を推定することができる。すなわち、電子機器1は、速度FFT処理を行うことにより、図1に示した静止物100と所定の物体200との相対速度を測定(推定)することができる。距離FFT処理を行った結果に対して速度FFT処理を行うことにより、所定の物体との相対速度を測定(推定)する技術自体は公知のため、より詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略する。速度FFT処理部12によって速度FFT処理が行われた結果(例えば速度の情報)は、到来角推定部17に供給されてよい。また、速度FFT処理部12によって速度FFT処理が行われた結果は、後段の判定部16、及び/又は物体検出部18などにも供給されてもよい。
By performing distance FFT processing on the beat signal as described above, a plurality of vectors can be generated. By calculating the phase of the peak in the results of performing velocity FFT processing on these plurality of vectors, the relative velocity with respect to a predetermined object can be estimated. That is, the
また、速度FFT処理部12が速度FFT処理を行う場合、不連続点が発生しないようにするために、ウインドウ制御をかける場合がある。その場合、速度FFT処理部12は、静止物の相対速度に隣接する相対速度を出力しなくてもよい。
Further, when the speed
差分算出部13は、電子機器1との相対速度がゼロの領域(すなわち静止物体の領域)の距離に対応する信号強度を、記憶部14に記憶する。ここで、信号強度は、受信信号の電力又は振幅を示すものとしてよい。差分算出部13は、差分データを算出する場合に、静止物体の領域の距離に対応する信号強度の分布を、記憶部14に記憶してよい。
The
記憶部14は、制御部10又は制御部10の各機能部において実行されるプログラム、及び、制御部10において実行された処理の結果などを記憶してよい。また、記憶部14は、制御部10のワークメモリとして機能してよい。記憶部14は、例えば半導体メモリ又は磁気ディスク等により構成することができるが、これらに限定されず、任意の記憶装置とすることができる。また、例えば、記憶部14は、本実施形態に係る電子機器1に挿入されたメモリカードのような記憶媒体としてもよい。また、記憶部14は、上述のように、制御部10として用いられるCPUの内部メモリであってもよい。記憶部14は、上述した任意の記憶部を兼ねてもよい。
The
差分算出部13は、記憶部14に記憶した静止物体の領域の距離に対応する信号強度(電力又は振幅)を、異なる複数の時間で平均化してもよい。
The
差分算出部13は、上述のように、送信波のフレームにおいて受信したビート信号について、上述のように距離FFT処理及び速度FFT処理をする。そして、差分算出部13は、静止物体の距離に対応する信号強度(電力又は振幅)の分布と、記憶部14に記憶された静止物体の相対速度の距離に対応する信号強度の分布との差分を算出する。
As described above, the
一方、差分算出部13は、電子機器1との相対速度がゼロでない領域(すなわち静止物体ではない領域)の距離に対応する信号強度の差分を算出しないものとしてよい。差分を算出する際の距離に対応する複素信号の信号強度は、異なる複数の時間の移動平均、例えば送信波のフレーム間の移動平均などを用いるなどして、平滑化してもよい。
On the other hand, the
更新処理部15は、差分算出部13が使用する差分のデータを必要に応じて更新する。例えば、記憶部14に記憶した差分のデータにおいて異なる2つ以上の時刻で取得した差分のデータの相関値が閾値以上である場合、更新処理部15は、静止物の環境変化がないと判断して、差分データの更新を行ってもよい。また、更新処理部15は、差分のデータの更新を行う際に、何度か時刻を変えてデータを取得して、変化がないものを採用してもよい。
The
判定部16は、距離FFT処理部11によって距離FFT処理が行われた結果、及び/又は、速度FFT処理部12によって速度FFT処理が行われた結果に基づいて、距離及び/又は相対速度についての判定処理を行う。判定部16は、所定の距離及び/又は所定の相対速度において、物体を検出したか否かを判定する。以下、判定部16による判定について、さらに説明する。
The
一般的なFM-CWレーダの技術においては、受信信号からビート周波数を抽出したものに高速フーリエ変換処理を行うなどした結果に基づいて、ターゲットが存在するか否かを判定することができる。ここで、受信信号からビート周波数を抽出して高速フーリエ変換処理を行うなどした結果には、クラッタ(不要反射成分)などによる雑音(ノイズ)の成分も含まれる。したがって、受信信号を処理した結果から雑音成分を取り除き、ターゲットの信号のみを抽出するための処理を実行してもよい。 In general FM-CW radar technology, it is possible to determine whether or not a target exists based on the result of performing fast Fourier transform processing on the beat frequency extracted from the received signal. Here, the result of extracting the beat frequency from the received signal and performing fast Fourier transform processing includes noise components such as clutter (unnecessary reflection components). Therefore, processing may be performed to remove noise components from the result of processing the received signal and extract only the target signal.
ターゲットが存在するか否かを判定する手法として、受信信号の出力に閾値を設定し、反射信号の強度が当該閾値を超える場合にターゲットが存在するとみなす方式がある(threshold detection方式)。この方式を採用すると、クラッタの信号強度が当該閾値を超える場合もターゲットと判定することになり、いわゆる「誤警報」を発することになる。このクラッタの信号強度が閾値を超えるか否かは確率統計的なものである。このクラッタの信号強度が閾値を超える確率は、「誤警報確率」と呼ばれる。この誤警報確率を低く一定に抑制するための手法として、一定誤警報確率(Constant False Alarm Rate)を用いることができる。 As a method for determining whether or not a target exists, there is a method in which a threshold is set for the output of a received signal and the target is deemed to be present when the intensity of the reflected signal exceeds the threshold (threshold detection method). If this method is adopted, even if the signal strength of clutter exceeds the threshold, it will be determined that it is a target, and a so-called "false alarm" will be issued. Whether or not the signal strength of this clutter exceeds a threshold is determined by statistical probabilities. The probability that the signal strength of this clutter exceeds the threshold is called the "false alarm probability." A constant false alarm rate can be used as a method to keep the false alarm probability low and constant.
以下、一定誤警報確率(Constant False Alarm Rate)を、単にCFARとも記す。CFARにおいて、雑音の信号強度(振幅)はレイリー(Rayleigh)分布に従うという仮定が用いられる。この仮定に基づくと、ターゲットを検出したか否かを判定するのに用いる閾値を算出するための重みを固定すれば、雑音の振幅にかかわらず、ターゲット検出の誤り率が理論的に一定になる。 Hereinafter, Constant False Alarm Rate will also be simply referred to as CFAR. In CFAR, the assumption is used that the signal strength (amplitude) of noise follows a Rayleigh distribution. Based on this assumption, if the weights used to calculate the threshold used to determine whether a target is detected are fixed, the target detection error rate will theoretically remain constant regardless of the noise amplitude. .
一般的なレーダの技術におけるCFARとして、Cell Averaging CFAR(以下、CA-CFARとも記す)という方式が知られている。CA-CFARにおいては、所定の処理を施した受信信号の信号強度の値(例えば振幅値)が、一定のサンプリング周期ごとに、順次、シフトレジスタに入力されてよい。このシフトレジスタは、中央に検査セル(cell under test)を有し、当該検査セルの両側にそれぞれ複数個の参照セル(reference cell)を有する。信号強度の値がシフトレジスタに入力されるたびに、以前に入力された信号強度の値は、シフトレジスタの一端側(例えば左端側)から他端側(例えば右端側)のセルに、1つずつ移動される。また、入力のタイミングと同期して、参照セルの各値は平均化される。このようにして得られた平均値は、規定の重みを乗じられ、閾値として算出される。このようにして算出された閾値よりも検査セルの値が大きい場合、検査セルの値がそのまま出力される。一方、算出された閾値よりも検査セルの値が大きくない場合、0(ゼロ)値が出力される。このように、CA-CFARにおいては、参照セルの平均値から閾値を算出して、ターゲットが存在するか否かを判定することにより、検出結果を得ることができる。 As a CFAR in general radar technology, a method called Cell Averaging CFAR (hereinafter also referred to as CA-CFAR) is known. In CA-CFAR, signal strength values (for example, amplitude values) of received signals that have been subjected to predetermined processing may be sequentially input to a shift register at regular sampling intervals. This shift register has a test cell (cell under test) in the center, and a plurality of reference cells (reference cells) on each side of the test cell. Each time a signal strength value is entered into the shift register, the previously entered signal strength value is transferred from one end of the shift register (e.g., the left end) to the other end (e.g., the right end) of the cell, one by one. are moved by. Further, each value of the reference cell is averaged in synchronization with the input timing. The average value obtained in this way is multiplied by a prescribed weight and calculated as a threshold value. If the value of the test cell is larger than the threshold value calculated in this manner, the value of the test cell is output as is. On the other hand, if the value of the test cell is not larger than the calculated threshold value, a 0 (zero) value is output. In this way, in CA-CFAR, a detection result can be obtained by calculating a threshold value from the average value of reference cells and determining whether or not a target exists.
CA-CFARにおいては、例えば複数のターゲットが近接して存在している場合、アルゴリズムの性質上、ターゲットの近傍において算出される閾値が大きくなる。このため、十分な信号強度を有しているにも関わらず、検出されないターゲットもあり得る。同様に、クラッタの段差がある場合、そのクラッタの段差の近傍においても算出される閾値が大きくなる。この場合も、クラッタの段差の近傍にある小さなターゲットが検出されないこともあり得る。 In CA-CFAR, for example, when a plurality of targets are located close to each other, the threshold value calculated in the vicinity of the target becomes large due to the nature of the algorithm. Therefore, some targets may not be detected even though they have sufficient signal strength. Similarly, when there is a clutter level difference, the threshold value calculated near the clutter level difference also increases. In this case as well, small targets near the clutter step may not be detected.
上述のCA-CFARに対し、参照セルにおける値のメディアン(中央値)、又は、参照セルにおける値を小さい順に並べ替えたときの規定番目の値から閾値を得る手法として、Order Statistic CFAR(以下、OS-CFARとも記す)という手法がある。OS-CFERは、順序統計(ordered statistics)に基づいて閾値を設定し、その閾値を超える場合にターゲットが存在すると判定する手法である。このOS-CFARによれば、上述のようなCA-CFARにおける問題点に対処し得る。OS-CFARは、CA-CFARとは部分的に異なる処理を行うことにより、実現することができる。以下、一実施形態に係る電子機器1においてOS-CFAR処理を実行するものとして説明する。
In contrast to CA-CFAR described above, Order Statistic CFAR (hereinafter referred to as There is a method called OS-CFAR). OS-CFER is a method that sets a threshold based on ordered statistics and determines that a target exists when the threshold is exceeded. According to this OS-CFAR, the problems in CA-CFAR as described above can be addressed. OS-CFAR can be realized by performing processing that is partially different from CA-CFAR. Hereinafter, a description will be given assuming that the
判定部16は、OS-CFARにより物体検出の判定を行ってよい。この場合、判定部16は、静止物体の領域と静止物体でない領域とにおいて、異なる閾値を用いて判定を行ってもよい。また、上述したウインドウ制御を行っている場合、判定部16は、静止物体と隣接する相対速度の領域を検出しないようにしてもよい。判定部16は、OS-CFARで使用する雑音の領域として、同一の相対速度において距離の異なる領域を使用してもよい。
The
到来角推定部17は、判定部16による判定の結果に基づいて、所定の物体200から反射波Rが到来する方向(到来角)を推定する。到来角推定部17は、判定部16によって閾値を満たしたと判定された点について、到来角の推定を行ってよい。電子機器1は、複数の受信アンテナ31から反射波Rを受信することで、反射波Rが到来する方向を推定することができる。例えば、複数の受信アンテナ31は、所定の間隔で配置されているものとする。この場合、送信アンテナ25から送信された送信波Tが所定の物体200に反射されて反射波Rとなり、所定の間隔で配置された複数の受信アンテナ31はそれぞれ反射波Rを受信する。そして、到来角推定部17は、複数の受信アンテナ31がそれぞれ受信した反射波Rの位相、及びそれぞれの反射波Rの経路差に基づいて、反射波Rが受信アンテナ31に到来する方向を推定することができる。すなわち、電子機器1は、速度FFT処理が行われた結果に基づいて、図1に示した到来角θを測定(推定)することができる。
The angle of
速度FFT処理が行われた結果に基づいて、反射波Rが到来する方向を推定する技術は各種提案されている。例えば、既知の到来方向推定のアルゴリズムとしては、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)、及びESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique)などが知られている。したがって、公知の技術についてのより詳細な説明は、適宜、簡略化又は省略する。到来角推定部17によって推定された到来角θの情報(角度情報)は、物体検出部18に供給されてよい。
Various techniques have been proposed for estimating the direction in which the reflected wave R arrives based on the results of velocity FFT processing. For example, known direction-of-arrival estimation algorithms include MUSIC (MUltiple SIgnal Classification) and ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique). Therefore, more detailed descriptions of well-known techniques will be simplified or omitted where appropriate. Information on the angle of arrival θ (angle information) estimated by the angle of
物体検出部18は、距離FFT処理部11、速度FFT処理部12、及び到来角推定部17の少なくともいずれかから供給される情報に基づいて、送信波Tが送信された範囲に存在する物体を検出する。物体検出部18は、供給された距離の情報、速度の情報、及び角度情報に基づいて例えばクラスタリング処理を行うことにより、物体検出を行ってもよい。データをクラスタリングする際に用いるアルゴリズムとして、例えばDBSCAN(Density-based spatial clustering of applications with noise)などが知られている。クラスタリング処理においては、例えば検出される物体を構成するポイントの平均電力を算出してもよい。物体検出部18において検出された物体の距離の情報、速度の情報、角度情報、及び電力の情報は、例えば他の機器などに供給されてもよい。物体検出部18は、物体を構成する点群の平均電力を算出してもよい。
The
図2に示す電子機器1は、2つの送信アンテナ25及び4つの受信アンテナ31を備えている。しかしながら、一実施形態に係る電子機器1は、任意の数の送信アンテナ25及び任意の数の受信アンテナ31を備えてもよい。例えば、2つの送信アンテナ25及び4つの受信アンテナ31を備えることにより、電子機器1は、仮想的に8本のアンテナにより構成される仮想アンテナアレイを備えるものと考えることができる。このように、電子機器1は、例えば仮想8本のアンテナを用いることにより、図4に示す16のサブフレームの反射波Rを受信してもよい。
The
次に、一実施形態に係る電子機器1の動作について説明する。
Next, the operation of the
図5は、電子機器1が行う動作を説明するフローチャートである。以下、電子機器1が行う動作の流れを概略的に説明する。図5に示す動作は、例えば静止物100に取り付けられた電子機器1によって、静止物100の周囲に存在する物体を検出する際に開始してよい。
FIG. 5 is a flowchart illustrating operations performed by the
図5に示す処理が開始すると、制御部10は、電子機器1の送信アンテナ25から送信波を送信するように制御する(ステップS11)。
When the process shown in FIG. 5 starts, the
ステップS11において送信波が送信されると、制御部10は、当該送信波が物体に反射した反射波を、電子機器1の受信アンテナ31から受信するように制御する(ステップS12)。
When the transmission wave is transmitted in step S11, the
ステップS12において反射波が受信されると、制御部10は、送信波及び反射波に基づくビート信号に、距離FFT処理及び速度FFT処理を行う(ステップS13)。ステップS13において、距離FFT処理部11が距離FFT処理を行い、速度FFT処理部12が速度FFT処理を行ってよい。
When the reflected wave is received in step S12, the
ステップS3において距離FFT処理及び速度FFT処理が行われたら、差分算出部13は、電子機器1と物体の相対速度がゼロであるか否か判定する(ステップS14)。ステップS14において相対速度がゼロでない場合、図5に示す処理を終了してよい。
また、ステップS14において相対速度がゼロでない場合、上述のように、静止物体の場合とは異なる閾値により物体検出の判定を行ってもよい。
After the distance FFT process and the velocity FFT process are performed in step S3, the
Furthermore, if the relative velocity is not zero in step S14, object detection may be determined using a different threshold value than in the case of a stationary object, as described above.
ステップS14において相対速度がゼロである場合、差分算出部13は、距離に対応する複素信号の信号強度(電力又は振幅)を記憶部14に記憶する(ステップS15)。
If the relative velocity is zero in step S14, the
ステップS15において距離に対応する複素信号の信号強度が記憶されたら、差分算出部13は、ステップS16の処理を行う。ステップS16において、差分算出部13は、相対速度がゼロすなわち静止物体の距離に対応する信号強度と、記憶部14に記憶された信号強度との差分を算出する。
After the signal strength of the complex signal corresponding to the distance is stored in step S15, the
ステップS16において差分が算出されたら、判定部16は、当該差分が所定の閾値を超えるか否か判定する(ステップS17)。ステップ17において差分が閾値を超えない場合、制御部10は、図5に示す動作を終了してよい。この場合、閾値を超えない差分については、OS-CFARによる物体検出を行わなくてもよい。
Once the difference is calculated in step S16, the
ステップ17において差分が閾値を超える場合、物体検出部18は、OS-CFARによる物体検出を行う。図5に示す動作は、例えば所定タイミングで又は不定期に、繰り返し実行してよい。
If the difference exceeds the threshold in
一実施形態に係る電子機器1によれば、距離及び速度の高速フーリエ変換後、静止物体の相対速度に対応する差分を算出する。このため、電子機器1によれば、静止物体について、例えば周囲に高反射物があるような環境においても、低反射物の物体を検出することができる。また、電子機器1によれば、異なる閾値を用いて動的な検出を行うことで、動いている物体について検出することもできる。したがって、一実施形態に係る電子機器1によれば、物体を良好に検出することができる。
According to the
図6は、一実施形態に係る電子機器1による効果と対比するために、従来の距離FFT処理及び速度FFT処理を行った後の距離及び速度に対する電力の分布の例を示す図である。図2に示すように、相対速度ゼロ(すなわち静止物)における距離に対する信号強度(振幅)の分布が大きくなることがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the distribution of power with respect to distance and speed after performing conventional distance FFT processing and speed FFT processing in order to compare with the effect of the
図7は、一実施形態に係る電子機器1による検出の例を示す図である。図7は、一実施形態に係る電子機器1の周囲に物体を置いた状態で、当該物体を電子機器1によって検出した結果の例を示している。図7は、相対速度がゼロの静止物の差分データを引いた結果について、距離及び速度に対する電力分布を示している。図7に示すように、一実施形態に係る電子機器1によれば、検出した物体のみにピークが立つことがわかる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of detection by the
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、1つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。つまり、本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことができる。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。 Although the present disclosure has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. It should therefore be noted that these variations or modifications are included within the scope of this disclosure. For example, functions included in each functional unit can be rearranged so as not to be logically contradictory. A plurality of functional units etc. may be combined into one or may be divided. Each of the embodiments according to the present disclosure described above is not limited to being implemented faithfully to each described embodiment, but may be implemented by combining each feature or omitting a part as appropriate. . In other words, those skilled in the art can make various changes and modifications to the content of the present disclosure based on the present disclosure. Accordingly, these variations and modifications are included within the scope of this disclosure. For example, in each embodiment, each functional unit, each means, each step, etc. may be added to other embodiments so as not to be logically contradictory, or each functional unit, each means, each step, etc. of other embodiments may be added to other embodiments to avoid logical contradiction. It is possible to replace it with Furthermore, in each embodiment, a plurality of functional units, means, steps, etc. can be combined into one or divided. Furthermore, the embodiments of the present disclosure described above are not limited to being implemented faithfully to each of the described embodiments, but may be implemented by combining features or omitting some features as appropriate. You can also do that.
上述した実施形態は、電子機器1としての実施のみに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は、電子機器1のような機器の制御方法として実施してもよい。さらに、例えば、上述した実施形態は、電子機器1のような機器が実行するプログラムとして実施してもよい。
The embodiment described above is not limited to implementation as the
1 電子機器
10 制御部
11 距離FFT処理部
12 速度FFT処理部
13 差分算出部
14 記憶部
15 更新処理部
16 判定部
17 到来角推定部
18 物体検出部
20 送信部
21 信号生成部
22 シンセサイザ
23 位相制御部
24 増幅器
25 送信アンテナ
30 受信部
31 受信アンテナ
32 LNA
33 ミキサ
34 IF部
35 AD変換部
1
33
Claims (3)
前記反射波から、
前記地面に対して静止している第1の領域については、該第1の領域の距離に対応する信号強度と、予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分から、前記第1の領域における物体の検出を行い、
前記地面に対して静止していない第2の領域については、該第2の領域の距離に対応する信号強度と、前記予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分をとらずに、前記第2の領域における物体の検出を行う、電子機器。 An electronic device stationary relative to the ground that detects an object based on a transmission wave transmitted from a transmission antenna and a reflected wave from the transmission wave reflected by the object,
From the reflected wave,
Regarding the first area that is stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the first area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground Detecting an object in the first region based on the difference with the corresponding signal strength,
For the second area that is not stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the second area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground. An electronic device that detects an object in the second region without calculating a difference between the signal strength and the signal intensity corresponding to the second region .
送信アンテナから送信された送信波と該送信波が物体に反射された反射波とに基づいて、前記物体を検出するステップを備え、
前記検出するステップは、
前記反射波から、
前記地面に対して静止している第1の領域については、該第1の領域の距離に対応する信号強度と、予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分から、前記第1の領域における物体の検出を行い、
前記地面に対して静止していない第2の領域については、該第2の領域の距離に対応する信号強度と、前記予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分をとらずに、前記第2の領域における物体の検出を行う、制御方法。 A method for controlling electronic equipment that is stationary with respect to the ground,
Detecting the object based on a transmitted wave transmitted from a transmitting antenna and a reflected wave resulting from the transmitted wave being reflected by the object,
The detecting step includes:
From the reflected wave,
Regarding the first area that is stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the first area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground Detecting an object in the first region based on the difference with the corresponding signal strength,
For the second area that is not stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the second area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground. A control method for detecting an object in the second region without calculating a difference between the signal strength and the signal strength corresponding to the second region .
送信アンテナから送信された送信波と該送信波が物体に反射された反射波とに基づいて、前記物体を検出するステップを実行させるプログラムであって、
前記検出するステップは、
前記反射波から、
前記地面に対して静止している第1の領域については、該第1の領域の距離に対応する信号強度と、予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分から、前記第1の領域における物体の検出を行い、
前記地面に対して静止していない第2の領域については、該第2の領域の距離に対応する信号強度と、前記予め算出された前記地面に対して静止している静止物体の領域の距離に対応する信号強度との差分をとらずに、前記第2の領域における物体の検出を行う、プログラム。 For electronic devices that are stationary relative to the ground,
A program that executes a step of detecting an object based on a transmission wave transmitted from a transmission antenna and a reflected wave resulting from the transmission wave being reflected by an object, the program comprising:
The detecting step includes:
From the reflected wave,
Regarding the first area that is stationary with respect to the ground, the signal intensity corresponding to the distance of the first area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground Detecting an object in the first region based on the difference with the corresponding signal strength,
For the second area that is not stationary with respect to the ground, the signal strength corresponding to the distance of the second area and the pre-calculated distance of the area of the stationary object that is stationary with respect to the ground A program that detects an object in the second region without calculating a difference between the signal strength and the signal intensity corresponding to the second region .
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